多晶硅是太阳能光伏产业的重要原材料。(1)由石英砂可制取粗硅,其相关反应的热化学方程式如下:SiO2(s)+C(s)=SiO(g)+CO(g) ΔH=a kJ·
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多晶硅是太阳能光伏产业的重要原材料。 (1)由石英砂可制取粗硅,其相关反应的热化学方程式如下: SiO2(s)+C(s)=SiO(g)+CO(g) ΔH=a kJ·mol-1 2SiO(g)=Si(s)+SiO2(s) ΔH=b kJ·mol-1 ①反应SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)的ΔH=________ kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。 ②SiO是反应过程中的中间产物。隔绝空气时,SiO与NaOH溶液反应(产物之一是硅酸钠)的化学方程式为________________________________。 (2)粗硅提纯常见方法之一是先将粗硅与HCl制得SiHCl3,经提纯后再用H2还原: SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)。 不同温度及不同时,反应物X的平衡转化率关系如图所示。
①X是________(填“H2”或“SiHCl3”)。 ②上述反应的平衡常数K(1 150 ℃)________K(950 ℃)(填“>”、“<”或“=”)。 (3)SiH4(硅烷)法生产高纯多晶硅是非常优异的方法。 ①用粗硅作原料,熔融盐电解法制取硅烷原理如图所示,电解时阳极的电极反应式为_________________________________________。
②硅基太阳电池需用N、Si两种元素组成的化合物Y作钝化材料,它可由SiH4与NH3混合气体进行气相沉积得到,已知Y中Si的质量分数为60%,Y的化学式为________。 |
答案
(1)①2a+b ②SiO+2NaOH=Na2SiO3+H2↑ (2)①SiHCl3 ②> (3)①Si+4H+-4e-=SiH4↑ ②Si3N4 |
解析
(1)①反应SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)可由第一个反应×2+第二个反应得到,则ΔH=(2a+b)kJ·mol-1。②根据产物有硅酸钠及质量守恒得到反应的化学方程式为SiO+2NaOH=Na2SiO3+H2↑。(2)①根据图像,在温度不变的情况下,增大,X的平衡转化率增大,则X是SiHCl3。②当一定时,升高温度,SiHCl3的平衡转化率增大,则表明化学平衡常数K(1 150 ℃)>K(950 ℃)。(3)①电解时阳极发生氧化反应,粗硅失去电子,结合H-生成SiH4气体,则电极反应式为Si+4H--4e-=SiH4↑。②Si、N元素组成的化合物中Si的质量分数为60%,则,即化学式为Si3N4。 |
举一反三
二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,在未来可能替代汽车燃油、石油液化气、城市煤气等,市场前景极为广阔。它清洁、高效,具有优良的环保性能。 工业上制二甲醚是在一定温度(230~280 ℃)、压强(2.0~10.0 MPa)和催化剂作用下进行的,反应器中发生了下列反应。 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.7 kJ·mol-1 ① 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5 kJ·mol-1 ② CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2 kJ·mol-1 ③ (1)反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),则该反应的ΔH=__________,平衡常数表达式为____________________,在恒温、可变容积的密闭容器中进行上述反应,增大压强,二甲醚的产率会________(填升高、降低或不变)。 (2)二氧化碳是一种重要的温室气体,减少二氧化碳的排放是解决温室效应的有效途径。目前,由二氧化碳合成二甲醚的研究工作已取得了重大进展,其化学反应方程式为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH>0。 该反应在恒温、体积恒定的密闭容器中进行,下列不能作为该反应已达到化学平衡状态的判断依据的是________。 A.容器内混合气体的密度不变 B.容器内混合气体的压强保持不变 C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 D.单位时间内消耗2 mol CO2的同时消耗1 mol二甲醚 (3)二甲醚气体的燃烧热为1 455 kJ·mol-1,工业上用合成气(CO、H2)直接或间接合成二甲醚。下列有关叙述正确的是________。 A.二甲醚分子中含共价键 B.二甲醚作为汽车燃料不会产生污染物 C.二甲醚与乙醇互为同系物 D.表示二甲醚燃烧热的热化学方程式为CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 455 kJ·mol-1 (4)绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图如图所示:正极为________(填“A电极”或“B电极”),写出A电极的电极反应式:________________________________________。
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下列有关说法正确的是A.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),压缩气体体积使压强增大(其他条件不变),则SO2的转化率增大,平衡常数K也增大 | B.电解法精炼铜时,精铜作阳极,粗铜作阴极 | C.在硫酸钡悬浊液中加入足量饱和Na2CO3溶液处理,向所得沉淀中加入盐酸有气体产生,说明Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3) | D.CH3COOH溶液加水稀释后,电离程度增大,溶液中的值不变 |
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MgSO4·7H2O医药上用作泻剂。工业上用氯碱工业的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分。主要工艺如下: (1)用硫酸调整溶液pH为1~2,硫酸的作用是________________________________________。 (2)加次氯酸钠溶液至pH为5~6并加热煮沸约5~10 min,滤渣中主要含MnO2和另两种沉淀:__________________、____________(写化学式)。其中次氯酸钠溶液将MnSO4转化为MnO2的离子方程式为________________________ ___ (3)若除杂后过滤,发现滤液发黄,需采取的措施是____ ____ (4)过滤后晶体常用丙酮代替蒸馏水洗涤的目的是________________________________________ (5)晶体中结晶水含量的测定:准确称取0.20 g MgSO4·7H2O样品,放入已干燥至恒重的瓷坩埚中,置于马沸炉中,在200 ℃脱水1 h。为准确确定脱水后的质量,还需要经过的操作有冷却(干燥器中)至室温→__________ _________________ (6)硫酸根离子质量分数的测定:准确称取自制的样品0.50 g,用200 mL水溶解,加入2 mol·L-1 HCl溶液5 mL,将溶液加热至沸腾,在不断搅拌下逐滴加入5~6 mL 0.5 mol/L BaCl2溶液,充分沉淀后,得沉淀0.466 g,则样品中w(SO42-)=________________。 (7)已知:Na2CO3·10H2O (s)=Na2CO3(s)+10H2O(g) ΔH1=+532.36 kJ·mol-1 Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g) ΔH2=+473.63 kJ·mol-1 写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式__ __________。 |
下列图示与对应的叙述一定正确的是( )
A.图1所示,反应:X(g)+2Y(g) 3Z(g),b的压强一定比a大 | B.图2表明合成氨反应是放热反应,b表示在反应体系中加入了催化剂 | C.图3所示,t1℃时质量分数均为20%的甲、乙两种溶液,升温到t2℃时,两种溶液中溶质的质量分数仍然相等 | D.图4所示,用水稀释pH相同的盐酸和醋酸,Ⅰ表示醋酸,Ⅱ表示盐酸,且溶液导电性:c>b>a |
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火力发电厂释放出大量氮氧化物(NOx)、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。 (1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx: CH4(g)+ 4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H1=-574 kJ·mol-1 ① CH4(g)+ 4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H2=-1160 kJ·mol-1 ② 甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。 (2)脱碳。将CO2转化为甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H3 ①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答:0~10 min内,氢气的平均反应速率为 mol/(L·min);第10 min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),则平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。 ②如图2,25℃时以甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)为电源来电解300mL 某NaCl溶液,正极反应式为 。在电解一段时间后,NaCl溶液的pH值变为13(假设NaCl溶液的体积不变),则理论上消耗甲醇的物质的量为 mol。 ③取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图3所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3 0(填“>”、“<”或“=”)。 (3)脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后,与一定量氨气、空气反应,生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示);室温时,向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性,则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na+) c(NH3·H2O)。(填“>”、“<”或“=”) |
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